PROJEKAT IZ PRIMENE SENZORA I AKTUATORA

NAZIV PROJEKTA:

Robot-buba

TEKST ZADATKA:

Napraviti robota koji se samostalno kreće i izbegava prepreke.

MENTOR PROJEKTA:

prof. dr Ljiljana Živanov, prof. dr Laslo Nađ

PROJEKAT IZRADILI:

Krnjajić Boris , H490

Jeftić Ljubomir, H480

Maljenović Miloš, H469

DATUM ODBRANE PROJEKTA:

24.05.2013

2

Sadržaj

PROJEKAT IZ PRIMENE SENZORA I AKTUATORA .................................................................... 1

1.Uvod .................................................................................................................................................. 3

2.Analiza problema .............................................................................................................................. 3

3.Proračuni i simulacioni rezultati ....................................................................................................... 5

4.Opis realizovanog predmeta projekta ................................................................................................ 6

4.1.Detaljan opis svih elemenata uređaja ......................................................................................... 6

4.2.Slika uređaja u krajnjem stadijumu izrade ................................................................................. 7

5.Rezultati testiranja ............................................................................................................................. 9

6.Zaključak ......................................................................................................................................... 10

7.Literatura ......................................................................................................................................... 10

Dodatak A ............................................................................................................................................ 11

3

1. Uvod Cilj projekta je da se napravi robot koji će se kretati sam, nezavisno od čoveka, a da pri tome

bude veoma jednostavan, zbog veoma malog budžeta. Projekat smo osmislili slučajno, surfujući

internetom, gde smo naišli na jedan veoma sličan, pa smo odlučili da ga poboljšamo.

Predmet projekta je robot (automobil) koji će se kretati samostalno u prostoriji odbijajući se

od prepreka(zidova, stubova…) uz pomoć senzora dodira.

U drugom poglavlju vršimo analizu problema, pravimo prototip i rešavamo probleme sa

kojima smo suočeni. U trećem poglavlju pravimo elektronsko kolo koje će upravljati uređajem i

vrsimo simulaciju tog kola u programu Crocodile Technology 610 dok su u četvrtom poglavlju

opisane sve komponente i svi delovi koje smo koristili za projekat.

2. Analiza problema Glavni cilj koji smo hteli da postignemo je da se robot kreće samostalno. Najednostavniji

način je bio da nađemo neko plastično telo (kućište mutilice) zakačimo na njega 2 granična

prekidača i povežemo sve tako da, kada se npr. levi prekidač aktivira, desni motor izgubi napajanje

(Slika 1). Umesto prekidača mogu se uzeti i optički (infracrveni) senzori ali je njihova cena znatno

veća, a neophodno je i dodatno kolo za obradu signala. Za prototip smo koristili motore od mutilica

dok smo kod finalne verzije ugradili motore koji se koriste u CD player-ima. Među najvažnijim

razlozima za njihovu upotrebu su pre svega veliki obrtni moment, fabrički montiran kaišnik i niska

cena.

Prekidac 1 Prekidac 2

Motor 2 Motor 1

Slika 1. - Prvobitna šema

4

Slika 2. – Prototip

Problem kod ovakvog uređaja (Slika 2.) je što je on mehanički loše izrađen, motori ne rade

podjednako pa skreće u jednu stranu, prekidač se ne aktivira svaki put kada udari u prepreku itd.

Sama ideja je bila odlična i onda smo odlučili da je ovaj projekat definitivno vredan rada, samo mu

treba posvetiti malo više pažnje i vremena.

5

3. Prora čuni i simulacioni rezultati

Iz prethodno spomenutog uređaja, zbog sporog zakretanja kada dođe do prepreke i zbog toga

što je potrebno da robot nastavi zakretanje malo duže i kada prestane kontakt između prekidača i

prepreke odlučili smo da malo promenimo električnu šemu robota. Kada udari u zid i aktivira

prekidač 1, motor 2 se ne ugasi već se vrti u suprotnom smeru. Kada prestane kontakt između robota

i zida motor nastavlja sa okretanjem u suprotnom smeru još neko vreme. Trajanje ovog režima

zavisi od vremenske (RC) konstante i može se lako podesiti. U početku smo koristili samo bipolarne

tranzistore ali smo kasnije dodali i releje (Slika 3.) jer tranzistori koje smo koristili nisu davali

dovoljno veliku struju na izlazu koja je neophodana za rad motora.

P1 P2

M2 M1

Slika 3. - Šema sa tajmerom i relejima

Sledeći problem nam je bio koliko dugo motor treba da nastavi sa okretanjem u suprotnom

smeru posle odbijanja od zida. Na simulaciji se prilikom korišćenja otpornika od 1kΩ i

kondenzatora od 220 µF sistem ponašao savršeno, ali nakon realizacije nije radio ispravno. Robot se

vrteo u mestu i do tri puna kruga. To nam naravno nikako nije trebalo pa smo razmatrali šta nam je

činiti da to promenimo pa smo došli na ideju koja bi trebalo da popravi trenutni problem.

Rešili smo da upotrebimo kondenzatore od 100 µF i time promenimo vreme punjenja i pražnjenja

kondenzatora kao što je prikazano na slici 4.

6

P1 P2

M2 M1

Slika 4. - Finalna verzija šeme

Na taj način smo eksperimentalno rešili problem i vreme pražnjenja kondenzatora je za naš sistem

bilo odlično.

4. Opis realizovanog predmeta projekta

4.1. Detaljan opis svih elemenata uređaja Telo je napravljeno od lego kocki, a komponente su:

2 Motora – RF-300c-11440

2 mikroprekidača - T85

1 ON-OFF prekidač

2 kondenzatora od 100 µF

2 otpornika od 1kΩ

2 bipolarna tranzistora – D1207

2 releja sa 2 naizmenična priključka od 12V - V23105

7

4.2. Slika uređaja u krajnjem stadijumu izrade

Slika 5. Robot bez kućišta pogled od gore

Na slici 5. je prikazan robot bez kućišta tako da se vide skoro sve komponente koje smo koristili,

mogu se videti 2 plava kondenzatora od po 100 µF, kao i 2 otpornika od 1 kΩ, iznad donjeg točka na

slici vide se rele-i, baterija za napajanje releja je smeštena u prednjem delu robota, ispred nje se

nalaze 2 zelena mikro prekidača na koje je nadovezana žica, koja omogućava njhovo aktiviranje kad

robot naiđe na prepreku.

8

Slika 6. - Robot sa kućištem pogle od gore

Na slici 6. je prikazan robot sa kućištem koje se montira radi zaštite osetljivih elektronskih

komponenti u slučaju da dođe do prevrtanja robota. Kućiste je napravljeno od lego kockica što ga

čini laganim, a ujedno i čvrstim.

9

5. Rezultati testiranja

Nakon puštanja uređaja u rad primetili smo da usled nesavršenosti konstrukcije od lego

kocaka ponekad jedan motor vuče više u svoju stranu i da, kada udari u prepreku, dodje do

proklizavanja točkova i podloge pa robot ne uspe da se izvuče iz tog položaja. Ovaj problem smo

rešili tako što smo ubacili teg od olova (70g) povećavši time normalnu silu kojom robot deluje na

podlogu pa samim tim i silu trenja.

Slika 7. Robot sa kućištem pogled od napred

Na slici 7. se može videti baterija koja je korištena kao izvor napajanja releja, može se takođe videti

kako je žica pričvršćena za mikro prekidače, iza osovina točkova se vide male remenice preko kojih

je napravljen prenos obrtnog momenta sa motora na točkove.

10

6. Zaklju čak Po našem mišljenju ovaj projekat je uspešno završen. Krenuli smo od ideje, koja je i ostala

podloga svega što smo postigli u krajnjoj izradi projekta. Robot vrši svoju ulogu tačno onako kako

smo i zamislili.

Uz pomoć programa Crocodile Technology 610 vršili smo simulacije koje su nam pomogle

prilikom analize problema i kupovine pravih komponenti. Na osnovu prototipa rešili smo problem

brzine rotiranja robota prilikom dodira zida, i načina na koji se okreću motori.

Zahvaljujući relejima nismo morali da koristimo izuzetno snažne bipolarne tranzistore, jedini

problem je bio što smo morali imati posebnu bateriju za njih. Teg je rešio problem proklizavanja

točkova.

Zbog manjeg budžeta, projekat je bio realizovan na ovaj način više kao podloga za dalje

projekte. Umesto dodirnih prekidača mogu se koristiti infracrveni senzori, mikrokontroler za

njihovu A/D konverziju i upravljanje robotom. Dalje se mogu koristiti i bikoni za tačno određivanje

koordinata robota u svakom trenutku u prostoru, što se može koristiti u razne svrhe (automatsko

košenje trave u dvorištu, robot usisivač, bežično upravljanje robotom, itd.).

11

7. Literatura [ 1 ] Weekend Project: Beetlebot, Make, https://www.youtube.com/watch?v=8H4Y1TF4p4c

, 19.11.2009, -

[ 2 ] Infrared Sensors, T. K. Webber,-, 2002, MCMillan.

12

Dodatak A

Datasheet-ovi tranzistora, rele-a i motora.

D1207 Transistor.pdf rf_300fa Motor.pdf V23105 Rele.pdf